电子元器件及应用.ppt

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1、电子器件与应用电子器件与应用 六六 执行器件执行器件机械类机械类:闸刀开关闸刀开关钮子开关钮子开关行程开行程开关关波段开关波段开关 微动开关电控类电控类:干簧管干簧管继电器继电器霍尔开关霍尔开关光电光电开关开关可控硅可控硅光电开关光电开关利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可由此便可“感知感知”有物体接近。有物体接近。其他接

2、近开关其他接近开关1 1、涡流式接近开关、涡流式接近开关有时也叫有时也叫电感式接近开关电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无识别出有无导电物体导电物体移近移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。测的物体必须是导电体。2 2、电容式接近开关、电容式接近开关这种开关的测量通常是构成电容器

3、的一个极板，而另一个极板这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，这种接近

4、开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。3 3、热释电式接近开关、热释电式接近开关用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环与环境温度不同的物体境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。便可检测出有物体接近。4 4、其它型式的接近开关、其它型式的接近开关当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频当观察者或系

5、统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物识别出有无物体接近。体接近。晶闸管晶闸管晶闸管俗称可控硅，有单向可晶闸管俗称可控硅，有单向可控硅和双向可控硅之分控硅和双向可控硅之分常用晶常用晶闸管的闸管的

6、外形外形可控硅的符号可控硅的符号控制极控制极（GG）阴极（阴极（K）阳极（阳极（A）GGT1T1T2T2单向可控硅的特性：单向可控硅的特性：1 1 阳极阳极（A）和控制极和控制极（G）同时接正向电压时，呈现导通状态同时接正向电压时，呈现导通状态2 2 当阳极当阳极（A）接反向电压，或者阳极接反向电压，或者阳极（A）接正向电压但控制极接正向电压但控制极不加电压时，不导通不加电压时，不导通，3 3 一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直

7、处于导通状态。要要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。控制极（控制极（G）阳极（阳极（A）阴极阴极(k)单向可控硅单向可控硅贵重家电防盗报警器贵重家电防盗报警器应用电路应用电路VD整流，整流，RV降压，降压，VZ稳压在稳压在15V左右，使左右，使VT1具备了工具备了工作条件，有光照且使电流在作条件，有光照且使电流在6-20MA时可控硅导通，时可控硅导通，RL得到电压而工作。得到电压而工作。光控电路光控电路断开开关断开开关S后，由于电容后，由于电容C1经经R1、D1和可控硅控制极放电，使和可控硅控制极放电，使可控硅仍有触发电流维持导通。

8、放电电流逐渐减小，一段时间可控硅仍有触发电流维持导通。放电电流逐渐减小，一段时间后，可控硅截止，灯灭。此电路延时时间约为后，可控硅截止，灯灭。此电路延时时间约为4050秒。秒。A、B分别接在原开关两端。分别接在原开关两端。S为无自锁式按键。按下时，为无自锁式按键。按下时，交流电正半周经交流电正半周经D6、R2、R1、D1触发可控硅导通；交触发可控硅导通；交流电的负半周经流电的负半周经D4、R2、R1、D1触发可控硅导通。可触发可控硅导通。可控硅导通后，相当于短路控硅导通后，相当于短路C、D两点，因而两点，因而A、B两点也经两点也经过二极管和导通的可控硅闭过二极管和导通的可控硅闭合起来。此时照明

9、灯亮。合起来。此时照明灯亮。应用电路应用电路双向可控硅双向可控硅 单向可控硅多用于控制直流负载单向可控硅多用于控制直流负载，要控制交流负载，要控制交流负载，必须将两只可控硅反极性并联，让每只单向可控硅控制必须将两只可控硅反极性并联，让每只单向可控硅控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。双向可控硅是双向可控硅是在单向可控硅的基础上发展而成的，它不在单向可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是电路，是目前比较理想的交流开关器件目前比较理想的

10、交流开关器件。B B、A A之间有触发电压时之间有触发电压时SCRSCR导通，导通，B B、A A之间没有触发电压时之间没有触发电压时SCRSCR就截止就截止双向可控硅的特性：双向可控硅的特性：图1-8-4 可控硅的触发特性双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路接近开关电路接近开关电路 双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路可调电压插座可调电压插座 双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路采用双向晶闸管的气体烟雾报警电路采用双向晶闸管的气体烟雾报警电路TGS308S烟雾传感器；烟雾传感器；H是是24V交流报警器交流报警器双向可控硅

11、应用电路双向可控硅应用电路过热保护电路过热保护电路双向可控硅应用电路双向可控硅应用电路对于交流电路对于交流电路 （V VC C为交流时）为交流时）：单、单、双向可控硅均有触发导通，不触发就截双向可控硅均有触发导通，不触发就截止的特性。止的特性。双向可控硅还可根据触发信号的大小控制导通双向可控硅还可根据触发信号的大小控制导通状态状态。对于直流电路对于直流电路（VCVC为正时为正时）：一旦触发导通其维持导通的一旦触发导通其维持导通的性能不发生任何变化性能不发生任何变化。此时无论是否撤掉触发电压此时无论是否撤掉触发电压VBAVBA，SCRSCR均保持导通状态不变，均保持导通状态不变，这是单、双向可控

12、硅的共性这是单、双向可控硅的共性。（VC为负时单向抗控硅不能导通）为负时单向抗控硅不能导通）注意：注意：触发特性：触发特性：V VBABA为正向电压时为正向电压时单向可控硅导通，单向可控硅导通，V VBABA为正为负为正为负双向可控硅均能触发导通，双向可控硅均能触发导通，点亮电压约为点亮电压约为一般作为电源指示一般作为电源指示或工作指示；或工作指示；注意注意：工作时应尽量减小工作时应尽量减小工作电流工作电流1发光二极管发光二极管六六 显示显示(指示指示)器件器件 把把LEDLED发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8 8字加一个小数点）而作为一个引脚

13、，就叫共阳，相反，就字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳，相反，就叫共阴。叫共阴。应用时应用时共阳型引脚共阳型引脚接电源正极即接电源正极即VCCVCC；共阴型引脚接电；共阴型引脚接电源的负极即源的负极即GNDGND。把多个这样的把多个这样的8 8字装在一起就成了多位数码管。字装在一起就成了多位数码管。2数码管数码管数码由八个发光二极管构成。数码由八个发光二极管构成。用用ABCDEFG和和DP表示，在相应表示，在相应段加上合适的电压，该段就点亮。段加上合适的电压，该段就点亮。用来指示电器的工作状态用来指示电器的工作状态LED数码有共阳和共阴两种数码有共阳和共阴两种AG段用于显示数字段用于显示

14、数字,字符的笔画字符的笔画,（Dp显示小数点），显示小数点），加上电压，全部开关闭合时数码管全部点亮加上电压，全部开关闭合时数码管全部点亮J1AJ2BJ3CJ4DJ5EJ6FJ7G显示11111100011000011101111211110013011111141011011500111116111000071111111811110119合上用合上用”1”表示表示,打开用打开用”0”表表示示.开关设置状态决定点亮数字笔画开关设置状态决定点亮数字笔画2（LED）点阵）点阵8X88X8点阵点阵6464个发光管个发光管16X1616X16点阵点阵256256个发光管个发光管8X88X8点阵接线图

15、点阵接线图可跟据实际要求适当提升。多个多个8X88X8点阵的驱动电路点阵的驱动电路多个多个8X88X8点阵的驱动电路点阵的驱动电路七七 传感器和模组器件传感器和模组器件1热敏器件热敏器件可将温度变化转换为电信号的器件可将温度变化转换为电信号的器件主要类型：主要类型：正（正（PTC）负（负（NTC）温度系数的热敏电阻温度系数的热敏电阻对温度较敏感的对温度较敏感的PN结结可精确反映温度变化的铂电阻可精确反映温度变化的铂电阻温敏集成器件温敏集成器件DS18B20等等（1）热敏器件的应用电路）热敏器件的应用电路（2）PT100常用电路图常用电路图当温度变化当温度变化1摄氏度，摄氏度，Pt100阻值近似

16、变化欧阻值近似变化欧R2、R3、R4和和Pt100组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431稳至。从电桥获取的稳至。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻调电阻R3，通过调节，通过调节R3可以调整输入到运放的差分电压信号大小，可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。通常用于调整零点。DS18B20 DS18B20 是数字式测温芯片，无需外围元件，是数字式测温芯片，无需外围元

17、件，能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转换成数能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转换成数字量输出。字量输出。测温范围是测温范围是-55-55度到度到7575度度，DS18B20 DS18B20和单片机连接图及其引脚图：和单片机连接图及其引脚图：下一页（3）一线制数字温度传感器）一线制数字温度传感器18B20A作用：作用：可将（红外）光的亮、暗或有、无变化转换为电信号的器件可将（红外）光的亮、暗或有、无变化转换为电信号的器件B主要类型主要类型：阻值变化较大的光敏电阻（变化较迟钝）阻值变化较大的光敏电阻（变化较迟钝）对对红外光较敏感的对对红外光较敏感的PN结（变化较迅速）结（变化较迅速）光

18、电耦或光敏集成器件等（线性光耦和非线性光耦光电耦或光敏集成器件等（线性光耦和非线性光耦）2光敏器件光敏器件C应用电路应用电路（暗激发）（暗激发）当照度下降到设定值时，由当照度下降到设定值时，由于光敏电阻阻值上升激发于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，导通，VT2的激励电流使继电的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路闭触点断开，实现对外电路的控制。的控制。光控调光电路光控调光电路工作原理：周围光线变弱时引起光敏电阻工作原理：周围光线变弱时引起光敏电阻RG的阻值增加，的阻值增加，使加在电容使加在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，上的分压上

19、升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则则RG的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。红外避障传感器红外避障传感器该光电传感器为该光电传感器为NPN常开型反射式传感器，常开型反射式传感器，自发自收。工作电压自发自收。工作电压为为5V，工作电流为，工作电流为100mA。有效测量距。有效测量距离为离为80cm。易于装。易于装配，使用方便，可以

20、配，使用方便，可以很方便的实现小车的很方便的实现小车的避障等功能。避障等功能。通过调节后部的螺通过调节后部的螺丝，可以改变该传感丝，可以改变该传感器的避障距离。即避器的避障距离。即避障距离可以在障距离可以在080cm之间可调。之间可调。该传感器为开关量传感器，输出的为该传感器为开关量传感器，输出的为1，0开关开关量信号，可以和单片机直接连接使用。量信号，可以和单片机直接连接使用。光光电开关的特点是小型、高速、非接触开关的特点是小型、高速、非接触,而且与而且与TTL、MOS等等电路容易路容易结合。合。此此类传感器目前也多感器目前也多为开关量开关量传感器，感器，输出的出的为1，0开开关量信号，可以

21、和关量信号，可以和单片机直接片机直接连接使用。接使用。光光电开关广泛开关广泛应用于工用于工业控制、自控制、自动化包装化包装线及安全及安全装置中作光控制和光探装置中作光控制和光探测装置。可在自控系装置。可在自控系统中用作物体中用作物体检测，产品品计数数,料位料位检测，尺寸控制，安全，尺寸控制，安全报警及警及计算算机机输入接口等用途。入接口等用途。光电开关光电开关光耦可基本上分为线性光耦和非线性（光电开关）光耦。有光耦可基本上分为线性光耦和非线性（光电开关）光耦。有一种能实现线性传输的光耦合器。一种能实现线性传输的光耦合器。光耦光耦线性光耦：输出信号随输入信号的变化而成比例的变化。线性光耦：输出信

22、号随输入信号的变化而成比例的变化。非线性光耦：输出信号随输入信号的变化而成比例的变化。非线性光耦：输出信号随输入信号的变化而成比例的变化。线性光耦线性光耦在逻辑电路中的应用在逻辑电路中的应用在逻辑电路中的应用在逻辑电路中的应用3力敏器件力敏器件力敏器件是力学量敏感器件的简称。它具有将被测物体的力力敏器件是力学量敏感器件的简称。它具有将被测物体的力学量，例如荷重、位移、压力、拉力、应力、加速度、振动、学量，例如荷重、位移、压力、拉力、应力、加速度、振动、扭矩等转变成电量的功能。因此，力敏器件被广泛应用于自动扭矩等转变成电量的功能。因此，力敏器件被广泛应用于自动衡器、精密检测仪器与工业自动化等领域

23、中衡器、精密检测仪器与工业自动化等领域中A力敏器件的种类力敏器件的种类电阻丝应变片、半导体应变片、扩散硅应变片、薄膜应变电阻丝应变片、半导体应变片、扩散硅应变片、薄膜应变片、力敏电阻、压力开关、压敏二极管、压敏三极管、集成硅片、力敏电阻、压力开关、压敏二极管、压敏三极管、集成硅力敏器件等。其中半导体应变片又有力敏器件等。其中半导体应变片又有P型硅、型硅、N型硅、型硅、PN结结温度自补偿硅，灵敏系数补偿型、非线性补偿型等多种类型。温度自补偿硅，灵敏系数补偿型、非线性补偿型等多种类型。B、力敏器件的应用、力敏器件的应用利用力敏器件可制成为：利用力敏器件可制成为：压力传感器压力传感器、加速度传感器加

24、速度传感器、角、角度传感器、度传感器、位移传感位移传感器、差压传感器、器、差压传感器、负载传感器负载传感器、荷重传感、荷重传感器、器、扭矩传感器扭矩传感器、振动传感器、振动传感器、斜度传感器斜度传感器、半导体压力传感、半导体压力传感器及各种小型压力传感器等。器及各种小型压力传感器等。力敏器件的应用范围很广，电阻丝应变片可以用作称重元力敏器件的应用范围很广，电阻丝应变片可以用作称重元件。当重物在应变片弹性体上荷重后，会产生与荷重相应的应件。当重物在应变片弹性体上荷重后，会产生与荷重相应的应变，将此应变的电阻值变化，经放大器放大，再通过变，将此应变的电阻值变化，经放大器放大，再通过AD变变换，转换

25、成电子数显，即可测量出物体重量，这种电子秤的称换，转换成电子数显，即可测量出物体重量，这种电子秤的称量范围为量范围为1千克至数吨。半导体应变片可用来制作测量气体或千克至数吨。半导体应变片可用来制作测量气体或液体压力差的传感器。同时，力敏器件在医学上也有广泛的应液体压力差的传感器。同时，力敏器件在医学上也有广泛的应用，它在医疗器材上常作为脉搏、血压、心跳、肌肉收缩等测用，它在医疗器材上常作为脉搏、血压、心跳、肌肉收缩等测量。例如，医生使用三只力敏器件模拟医生的三只手指，将脉量。例如，医生使用三只力敏器件模拟医生的三只手指，将脉搏跳动转换成电信号，通过放大可以方便地进行显示或记录。搏跳动转换成电信

26、号，通过放大可以方便地进行显示或记录。4压敏器件压敏器件A.特性：特性：当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过。电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过。当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，压敏电阻当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，压敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又能恢复为高阻状态。能

27、恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端电压超过其最限制电压时，压敏电阻器当压敏电阻器两端电压超过其最限制电压时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。将完全击穿损坏，无法再自行恢复。B应用：应用：压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品中，起压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品中，起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。C.典型应用电路典型应用电路超声波传感器：/b利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传感器。超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等,而以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷,这种传感器统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应来工作的:逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动,从而产生超声波,可作为发射探头;而利用正压电效应,将超声振动波转换成电信号,可用为接收探头。超声波传感器：超声波传感器：超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。